雙度規引力理論

最近，來自蒙大拿州立大學的兩位物理學家提出了一種方法來測試現有的一個引力理論，這或許可以替代神秘莫測的暗能量。暗能量是一種未知的東西，構成我們宇宙質能總量的70%。

正在加速膨脹的宇宙

自20世紀90年代以來，天文學家就已經知道，我們的宇宙正加速膨脹。但這講不通，因為引力是像橡皮筋一樣有吸引力的力量，它被認為會致使我們的宇宙坍縮，或者至少減慢膨脹的速度。

這篇論文的作者Andrew Sullivan表示，這就像你拿了一個球然後把它扔到空中，但是它沒有掉下來，而是越來越快地向上跑。於是，科學家推測，宇宙中應該存在某種力正在推動宇宙加速擴張，而“暗能量”則成為了這種神秘力量的候選者。

宇宙加速膨脹需要暗能量嗎？

引力的隱藏一半？

解決宇宙加速膨脹之謎的另一種方法是修改引力理論本身，如果假設引力在極長的距離上開始相互排斥，就能解決這個問題。換句話說，阻止我們脫離地球表面的引力可能會同時撕裂宇宙。

早在20世紀30年代，天文學家知道宇宙膨脹速率之前，沃爾夫岡•泡利等物理學家已經推測引力可能有雙度規特性，即所謂的雙度規引力。然而，他們當時的理論被所謂的“幻像模式”所困擾，這是一種產生荒謬解決方案的理論的一部分。Sullivan表示，如果一個理論有一種幻像模式，那它通常無望成功。

2009年，物理學家Claudia de Rham、Gregory Gabadadze和Andrew Tolley共同發現了雙度規引力理論的一種“無幻象”解釋，該理論將有可能再次進入人們的視野，併成為替代暗能量的可能答案。雖然這個理論不再顯得荒謬，但並不意味著它是正確的，它還需要經受住科學方法的考驗。英國牛津大學的物理學家Johannes Noller表示，這些理論面臨的最大挑戰之一是它們極難觀察到。

廣義相對論認為引力是時空彎曲的表現

如果引力在極遠的距離上確實會有不同表現，這個距離甚至比我們的星系還大得多，它的效應弱到無法在太陽系的距離上觀察到，那麼科學家如何檢驗該理論呢？

新的引力波探測器

2015年，通過激光干涉引力波天文臺（LIGO）的超高靈敏度，科學家在歷史上第一次直接探測到了引力波。在這一突破之前，天文學家基本上只能通過光（電磁波）來觀測宇宙。隨著引力波探測器的出現，科學家現在可以用一種不同的方式來觀察我們的宇宙，即通過測量經過時空本身結構的漣漪。

Noller表示，有了這些新的引力波觀測，我們現在有了新的方法來測試和約束這些引力理論。

雙中子星合併

如果雙度規引力真實存在，引力確實隨距離而改變（與愛因斯坦的廣義相對論相違背），那麼，物體的質量將取決於它與觀察者的距離。該論文表示，對超重天體的觀測，比如兩個中子星相互環繞，將使科學家能夠把地球上測量到的中子星質量和每顆中子星質量如何影響對方的行為作比較。

如果雙度規引力是真實的，未來的物理學家可以使用越來越靈敏的引力波探測器和望遠鏡來驗證這種理論，並解決暗能量的問題。

該論文已經發表在《經典和量子引力》（Classical and Quantum Gravity）雜誌上。